現代工業(yè)采用深冷分離法制取氧氣。按其生產(chǎn)工藝中壓縮空氣的壓力分為：高壓流程、中壓流程、雙壓流程及全低壓流程4種。雖然各種流程采用的空分設備(制氧機)有所不同，但制氧過(guò)程大致包括6個(gè)階段：

(1)空氣凈化

(2)空氣壓縮

(3)壓縮空氣中二氧化碳和水蒸氣的清除

(4)空氣液化

(5)輕餾分離成氧和氮

(6)產(chǎn)品的儲存和運輸

空氣分離(全低壓)流程：如圖所示

空氣經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)入壓縮機壓縮到0.5～0.6MPa后，分成兩路，分別進(jìn)入氧蓄冷器和氮蓄冷器。冷卻后一部分空氣送至二氧化碳吸附器、透平膨脹機，由精餾塔上部入塔。冷卻后的大部分空氣由塔下部進(jìn)入。由精餾塔主蒸發(fā)器下部出來(lái)的氧氣(分離出其中的液態(tài)空氣和液態(tài)氮后)，在氧蓄冷器中與空氣換熱后即成為成品氧。由精餾塔頂部出來(lái)的純氮，經(jīng)空氣過(guò)冷器后，再經(jīng)氮蓄冷器被空氣加熱到常溫，即成為成品導出。成品氧進(jìn)入氣柜，再經(jīng)壓縮后充入氧氣瓶或直接送至氧氣用戶(hù)。

制氧工藝的特征是高壓、低溫、易燃、易爆。主要危險是火災、爆炸，此外也會(huì )發(fā)生缺氧窒息事故。

1、空分裝置的火災、爆炸危險是最大的威脅

空氣壓縮機軸瓦、排氣管道和設備等處是壓縮過(guò)程中火災、爆炸事故多發(fā)部位。主要原因是：冷卻水中斷或供應量不足；潤滑油中斷或供油量不足；排氣管道的積炭氧化自燃。其中積炭氧化自燃情況復雜，危險性又特別大，必須引起重視。

精餾塔爆炸事故大多發(fā)生在高壓、中壓或雙壓冷凍循環(huán)制氧裝置和大型全低壓制氧裝置的冷凝蒸發(fā)部位；在下管板、上管板、管束與冷凝器殼體之間也容易發(fā)生爆炸。發(fā)生爆炸的基本原因是液氧中積聚了過(guò)量的易燃易爆物，主要是乙炔等碳氫化合物、潤滑油熱裂解的輕餾分。

2、氧氣系統(氧氣壓縮機、氧氣管道、氧氣瓶)的著(zhù)火爆炸

氧氣壓縮機發(fā)生火災爆炸的主要部位是汽缸部分。由于汽缸內溫度過(guò)高，使皮碗或密封件發(fā)生分解產(chǎn)生可燃氣體，與氧混合易燃燒爆炸。當汽缸內進(jìn)入鐵屑時(shí)會(huì )因摩擦或撞擊產(chǎn)生火花，促使爆炸事故的發(fā)生?；钊麠U填料密封處，如果裝配不良或磨損嚴重時(shí)，常會(huì )造成油封漏油、氣封漏氣，遇高溫或活塞桿摩擦產(chǎn)生的火花，也會(huì )引起燃燒爆炸。此外，在管道特別是管道拐彎處和閥門(mén)處，也會(huì )引起燃燒爆炸事故。其原因是鐵銹在高速氧吹刷下與鋼管發(fā)生摩擦易起火，或者是靜電起火。

液氧泵的爆炸事故大致分兩種：一種是泵體內爆炸，主要是鐵屑、鋁末等雜質(zhì)進(jìn)入泵內所致；另一種是泵體外爆炸，主要是泄漏和氧引起的。

輸氧管道和閥門(mén)發(fā)生燃燒、爆炸的原因有：氧氣管道內的鐵銹、焊渣等雜質(zhì)會(huì )因與管壁等摩擦、碰撞，產(chǎn)生高溫易燃燒;油脂、橡膠等可燃物，在高純度和高壓力的氧流中會(huì )迅速燃燒；氧氣管道中閥門(mén)前后壓力差很大，當閥門(mén)急劇打開(kāi)時(shí)，閥后氣體溫度可高達955℃，這個(gè)溫度接近幾種常見(jiàn)金屬的熔點(diǎn)；氧氣管道的氣流出口或調節閥處會(huì )產(chǎn)生靜電。

灌裝氧氣時(shí)，會(huì )因接觸油脂等可燃物、灌裝速度過(guò)快引起的靜電及灌裝后關(guān)閉閥門(mén)時(shí)機械摩擦產(chǎn)生的火花易引起火災、爆炸。

基于氧氣的性質(zhì)，氧氣儲存設備、液氧儲罐及氧氣瓶均有發(fā)生火災、爆炸的危險。

氧氣的爆炸有以下三種情況：

（1）物理爆炸

無(wú)化學(xué)反應，也沒(méi)有大幅升溫現象。一般是在常溫或比常溫稍高的溫度下，由于氣壓超過(guò)了受壓容器或管道的屈服極限乃至強度極限，造成壓力容器或管道爆裂，如氧氣鋼瓶使用年限過(guò)久，腐蝕嚴重，瓶壁變薄，又沒(méi)有檢查，以致在充氣時(shí)或充氣后發(fā)生物理性超壓爆炸。

（2）化學(xué)爆炸

有化學(xué)反應，并產(chǎn)生高溫、高壓，瞬時(shí)發(fā)生爆炸，如氫、氧混合裝瓶，見(jiàn)火即爆。

（3）氧氣的燃爆

發(fā)生燃爆需要可燃物、氧化劑和激發(fā)能源三要素同時(shí)存在。氧氣和液氧都是很強的氧化劑。氧氣的純度越高，壓力越高，危險性越大。

當可燃物與氧混合并存在激發(fā)能源時(shí)，可能發(fā)生燃燒，但不一定爆炸。只有當氧與可燃氣體均勻混合，濃度在爆炸極限范圍內時(shí)，遇到激發(fā)能源，才能引發(fā)爆炸。這就是燃燒條件和爆炸條件的惟一差別。

3、缺氧窒息

缺氧窒息事故主要發(fā)生在設備檢修過(guò)程中，常常是氮氣等的泄漏和竄氣造成的。

預防措施

（1）空分系統的防火防爆措施

1)合理選擇廠(chǎng)址，避免原料空氣污染；

2)采用有效的凈化工藝和設備，除去空氣中的乙炔及碳氫化合物等；

3)及時(shí)化驗分析，嚴格控制液氧中的乙炔、碳氫化合物的含量；

4)通過(guò)設置液態(tài)空氣吸附器及液態(tài)氧吸附器、及時(shí)排放液氧、定期對設備內部進(jìn)行局部或全部加熱清洗等措施，防止乙炔和碳氫化合物的積聚；

5)空分裝置保冷箱內的設備、管道應有可靠的接地；

6)空氣壓縮機、膨脹機盡可能采用無(wú)油潤滑；

7)空氣壓縮機的冷卻要充分，潤滑要適當，以避免積炭；

8)各種安全裝置、儀表完好。

（2）氧氣系統的防火防爆措施

1)氧氣壓縮機采用無(wú)油潤滑；

2)凡與壓縮氧氣接觸的零部件，裝入前必須嚴格脫脂去油、用四氯化碳清洗干凈；

3)采取各種措施，防止壓縮氧氣接觸油類(lèi)；

4)做好設備維護，保持各密封裝置運行可靠；

5)防止鐵銹、焊渣等雜物進(jìn)入系統；

6)控制氧氣流速；

7)灌裝氧氣時(shí)要認真檢查，凡沾有油脂、氣瓶余壓小于0.05MPa時(shí)，不得灌裝;開(kāi)啟閥門(mén)要緩慢，以減輕氣流沖擊和摩擦；不得超壓充裝。

（3）防止缺氧窒息

1)檢修設備前對設備、管道用空氣置換，并在氮氣管道上加盲板；

2)檢修前作氣體分析，氧含量等合格后方可進(jìn)設備內作業(yè)；

3)如發(fā)現缺氧癥狀人員，應立即轉移至新鮮空氣處；對失去知覺(jué)或不能正常呼吸者，要及時(shí)輸氧或送至高壓氧艙治療。

1、某鋼鐵公司制氧機燃爆事故

2000年8月21日零時(shí)10分，國內某鋼鐵公司制氧廠(chǎng)1號1500立方米制氧機發(fā)生燃爆，死亡22人，傷24人，其中重傷7人，部分廠(chǎng)房坍塌，部分設備受損，直接財產(chǎn)損失320多萬(wàn)元。

事故主要原因是該公司1號1500立方米室內制氧機燃爆事故現場(chǎng)，因同時(shí)具備助燃物、可燃物及著(zhù)火源三要素，釀成燃爆事故。其中，助燃物為排放液氧所造成的富氧空氣；可燃物為膨脹機、空壓機油箱的油霧及油；著(zhù)火源為1號空壓機電機油浸紙動(dòng)力電纜端頭爬電，在富氧環(huán)境中產(chǎn)生火花，引燃油浸紙。液氧排放操作不當，空分工排放液氧時(shí)操作不當，排放速度過(guò)快，造成檢修現場(chǎng)氧氣濃度過(guò)大又來(lái)不及散發(fā)，形成富氧狀態(tài)，直接為燃爆造成一個(gè)要素。另外，設備老化、超期服役，工藝裝備落后；安全措施不落實(shí)，安全生產(chǎn)規章制度不夠完善，安全教育內容有欠缺，也是造成事故的客觀(guān)和深層次的原因。

2、新余鋼鐵公司制氧機主冷爆炸事故

1996年3月2日凌晨，新余鋼鐵公司的6000m³/h制氧機主冷發(fā)生爆炸，直接經(jīng)濟損失為900萬(wàn)元以上（事故發(fā)生在夜間，無(wú)人傷亡），導致事故的直接原因是：對液氧中乙炔等碳氫化合物的含量監測不力，且缺乏必要的分析儀器設備；主冷1%的液氧未連續排放；循環(huán)液氧泵及液氧吸附器未連續使用，吸附周期再生周期偏聽(tīng)偏長(cháng)等。

3、呼和浩特氧氣廠(chǎng)主冷凝蒸發(fā)器爆炸

1975年4月和1978年4月呼和浩特氧氣廠(chǎng)的150m³/h制氧機的主冷凝蒸發(fā)器先后發(fā)生爆炸，兩次爆炸前發(fā)現，液氧液面下降，氧純度下降。為提高液氧面，第一次爆炸前采用開(kāi)大節-2閥，每次開(kāi)2-3圈。第二次爆炸前，采用關(guān)小節-1閥和凸輪及活動(dòng)節流調節手段。第一次爆炸，冷凝蒸發(fā)器下部1/4的外殼被炸開(kāi)，裂口寬度有30厘米，數十根管子被炸毀。第二次爆炸，其爆炸中心在主冷凝蒸發(fā)器下部邊緣，高約5厘米處，下塔與主冷凝蒸發(fā)器下管板焊接處炸開(kāi)一道長(cháng)35厘米、寬3厘米的裂口。兩次爆炸后都發(fā)現列管外壁和筒殼內壁及下管板上附有一層油脂，用四氯化碳清洗后，四氯化碳變成黑色。

現場(chǎng)調查發(fā)現，該廠(chǎng)周?chē)鸁o(wú)其他工廠(chǎng)，空氣比較干凈，而且第二次爆炸是在全面加溫僅四天后發(fā)生的，不可能是乙炔等碳氫化合物引起爆炸。兩次爆炸都發(fā)現主冷凝蒸發(fā)器內有大量油脂?？梢?jiàn)，這類(lèi)爆炸是由于油脂與液氧形成“液氧炸藥”，在氣流沖擊下引起爆炸。

4、武漢無(wú)機鹽化工廠(chǎng)充氧臺分組充氧總閥燒壞

1978年1月13日，武漢無(wú)機鹽化工廠(chǎng)充氧臺分組充氧總閥燒壞，事故是在切換充氧分組總閥，壓力由1.47×107pa降到1.17×107pa時(shí)發(fā)生的，瞬間發(fā)出炸裂噴氣響聲，導管沖脫，滿(mǎn)室煙塵彌漫，閥門(mén)燒壞。檢查事故現場(chǎng)及氧壓機閥門(mén)，閥門(mén)罩上發(fā)現很多結垢，并有紫銅墊圈微粒，以及閥門(mén)彈簧破碎粒渣子。據分析，這些金屬微粒及水垢的礦物微?？赡茈S氣流集聚在充氧分組總閥門(mén)內，由于開(kāi)閥迅猛，高壓、高速的氧氣使上述微粒與閥門(mén)、閥芯撞擊摩擦，產(chǎn)生高溫和靜電，而銅微粒在高壓氧氣中是可燃物，從而導致閥門(mén)燃燒。